بررسی تاثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد یک موتور حرارتی ساخته شده با محرک‌های آلیاژ حافظه‌دار

موتورهای حرارتی جهت تولید انرژی مکانیکی، از گرمای ایجاد شده توسط تاسیسات مختلف، بدون ایجاد آلاینده‌های زیست‌محیطی، بکار می‌روند. در این مقاله ابتدا، با استفاده از سیم‌هایی از جنس نایتینول، یک موتور حرارتی طراحی و ساخته می‌شود. سپس، تاثیر پارامتر‌های مختلف بر سرعت زاویه ای، گشتاور و مدت زمان دوران موتور بررسی می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که افزایش دمای آب گرم یا کاهش دمای آب سرد سبب افزایش سرعت زاویه ای می شوند؛ ولی این تغییرات، مادامی که استحاله‌ها کامل صورت پذیرند، تاثیر چندانی بر گشتاور ندارد. بعلاوه افزایش قطر و تعداد سیم های نایتینول و وجود مهره های کاهنده اصطکاک، افزایش سرعت زاویه‌ای و گشتاور را نتیجه می‌دهند. همچنین مشاهده شد که کاهش دمای استحاله، به افزایش مدت زمان چرخش و سرعت زاویه‌ای موتور منجر می‌شود و نیز بیش ترین سرعت دورانی در فاصله معینی از تکیه‌گاه ثابت ایجاد می شود. برای موتور حاضر، گشتاور و سرعت زاویه ای بیشینه به‌ترتیب 20.601 نیوتن میلی متر و 58 دور بر دقیقه محاسبه شده‌اند.

Investigation of the effects of different parameters on the performance of a thermal motor fabricated using shape memory alloy actuators

Thermal motors are used to generate mechanical energy using heated water produced by different equipment, without environmental pollutions. In this paper, a thermal engine is first designed and manufactured using Nitinol wires. Then, the effects of different parameters on angular velocity, output torque and engine rotation time are investigated. The results show that increasing hotwater temperature and decreasing coldwater temperature increase the angular velocity. However, as long as transformations get completed, these parameters have a neglectable effect on the torque. In addition, increasing the wires’ diameter and number and using the frictionreducer beads, increase the output torque and angular velocity. It is also observed that decreasing the transformation temperature increases the duration of rotation and angular velocity of the engine. The maximum angular velocity is related to a certain position of the fixed constraints. The maximum torque and angular velocity are calculated to be about 20.601 N.mm and 58 rpm respectively.